基于訂單數(shù)據(jù)選擇揀貨方式研究*

柯晟劼

(福州外語外貿(mào)學(xué)院，福建 福州 350202)

基于訂單數(shù)據(jù)選擇揀貨方式研究*

柯晟劼

(福州外語外貿(mào)學(xué)院，福建 福州 350202)

為了探討基于物流中心的訂單數(shù)據(jù)選擇理想的揀貨方式(摘果式或播種式)，本研究以作業(yè)時間為評價標(biāo)準(zhǔn)，在分析了不同揀貨方式的作業(yè)工序后，針對其中花費時間的作業(yè)工序，基于訂單數(shù)據(jù)4個要素(客戶數(shù)、商品種類數(shù)、訂貨數(shù)量、訂單列表行數(shù)),建立了不同揀貨方式作業(yè)時間的推算模型。通過模型比較，探討訂單數(shù)據(jù)4個要素各種大小關(guān)系時作業(yè)時間較短的揀貨方式。結(jié)果表明，商品種類數(shù)、訂貨數(shù)量的值越大，理想的揀貨方式越傾向于摘果式揀貨；客戶數(shù)、訂單列表行數(shù)的值越大，則越傾向于播種式揀貨。

物流中心；訂單數(shù)據(jù)；揀貨方式；摘果式；播種式

引言

一般而言，物流中心揀貨業(yè)務(wù)的運營成本約占總成本的50%。物流中心在供應(yīng)鏈的位置越是下游，顧客訂單“多頻次、多品種、少量”的趨勢就越明顯，揀貨業(yè)務(wù)的作用也就越發(fā)重要[1]。

揀貨業(yè)務(wù)設(shè)計的相關(guān)先行研究或改善事例數(shù)量眾多。以物流現(xiàn)場改善理念先進(jìn)的日本為例，在2008—2012年的“全日本物流改善事例大會”物流業(yè)務(wù)部門合計52場的講演中，就有25場是關(guān)于揀貨業(yè)務(wù)改善。

揀貨業(yè)務(wù)的相關(guān)設(shè)計項目包括揀貨方式、作業(yè)區(qū)域布局、商品擺放位置等等。這些項目相互影響，特別是不同的揀貨方式(“摘果式”或“播種式”)作業(yè)工序差異很大，所以揀貨方式的選擇應(yīng)優(yōu)先進(jìn)行探討。由于揀貨業(yè)務(wù)是根據(jù)物流中心所接收到的訂單進(jìn)行，因此可以基于訂單數(shù)據(jù)選擇理想的揀貨方式。

作為訂單數(shù)據(jù)研究的先行者之一，鈴木震在先行研究中，將訂單數(shù)據(jù)按客戶訂購商品的不同傾向(訂購模式)進(jìn)行分類，考察了理想的揀貨方式[2]。進(jìn)而，鈴木震在其著作中闡述了基于訂單數(shù)據(jù)選擇揀貨方式的可能性和重要性[3]。車小原也在先行研究中闡述了選擇揀貨方式需要和訂單數(shù)據(jù)的特征相適應(yīng)的觀點[4]。但上述研究以選擇傾向和典型案例的探討為主。

而作為相關(guān)的定量分析，巖尾詠一郎等在先行研究[5]中推算、比較了摘果式揀貨以及播種式揀貨的作業(yè)時間，基于訂單數(shù)據(jù)探討了理想的揀貨方式。探討中設(shè)定訂單數(shù)據(jù)的商品種類數(shù)不變，比較了客戶數(shù)、訂貨數(shù)、訂單列表行數(shù)分別為初始值2倍、4倍、6倍、8倍時的情況。探討結(jié)果為所有情況下摘果式揀貨都比播種式揀貨作業(yè)時間短。然而，該研究使用的訂單數(shù)據(jù)有片面性，沒有得出普遍的結(jié)論。

綜上，基于訂單數(shù)據(jù)選擇理想揀貨方式的研究仍不充分，需要進(jìn)一步探討。

一、問題探討思路及核心概念界定

(一)問題描述及其探討思路

如前所述，物流中心揀貨方式的選擇沒有明確的方法，判斷困難，由此會造成揀貨業(yè)務(wù)作業(yè)工序不合理，浪費作業(yè)時間。而基于訂單數(shù)據(jù)選擇理想的揀貨方式仍有探討空間。因此，本研究旨在探討如何基于訂單數(shù)據(jù)選擇理想的揀貨方式。為此，基于訂單數(shù)據(jù)的4個要素(客戶數(shù)、商品種類數(shù)、訂貨數(shù)、訂單列表行數(shù))建立了不同揀貨方式作業(yè)時間的推算模型，通過模型比較，探討訂單數(shù)據(jù)4個要素各種大小關(guān)系時，作業(yè)時間較短的揀貨方式。

(二)本研究關(guān)注的物流中心及商品

從制造業(yè)的工廠到零售業(yè)的店鋪所組成的供應(yīng)鏈上，分布著不同類型的物流中心。本研究關(guān)注的是處于供應(yīng)鏈下游位置的零售業(yè)物流中心，如圖1所示。此類物流中心根據(jù)來自店鋪的訂單進(jìn)行揀貨，再將商品配送至店鋪。

而本研究關(guān)注的商品是作業(yè)員可以手工揀貨的文具或點心等小物品。

(三)揀貨業(yè)務(wù)相關(guān)概念界定

揀貨業(yè)務(wù)是指在物流中心將被訂購的商品從保管位置取出開始，至出貨捆包、包裝業(yè)務(wù)進(jìn)行前的作業(yè)。

揀貨的基本方式包括“摘果式揀貨(Single Order-Picking)”和“播種式揀貨(Batch Order-Picking)”兩種。摘果式揀貨是按客戶訂單依次揀貨；播種式揀貨是將復(fù)數(shù)客戶訂單的商品，先行全部取出后，再按客戶分貨。

此外，播種式揀貨在先行取出商品時又分幾種情況，可以將全部客戶的商品都取出，也可以按配送車輛將商品分批取出等。本研究中的播種式揀貨指“將全部客戶的商品都取出”的情況。

(四)訂單數(shù)據(jù)概念界定

由店鋪發(fā)往物流中心的訂單數(shù)據(jù)，由客戶、商品種類、訂貨數(shù)量3個項目構(gòu)成。本研究中，將訂單數(shù)據(jù)的客戶數(shù)用E(Order Entry)，商品種類數(shù)用I(Item)，訂貨數(shù)量用Q(Quantity)，訂單列表行數(shù)用L(Lines of Order-List)表示。進(jìn)而，將各商品種類的總訂貨數(shù)量用IQ，各商品種類的訂購客戶數(shù)用IK表示。再將各客戶的總訂貨數(shù)量用EQ，各客戶訂購的商品種類數(shù)用EN表示。

二、揀貨業(yè)務(wù)作業(yè)時間建模

(一)模型建立思路

為了建立訂單數(shù)據(jù)與作業(yè)時間的關(guān)系，首先分析不同揀貨方式的作業(yè)工序；其次，針對其中花費時間的作業(yè)工序，分析其作業(yè)時間與訂單數(shù)據(jù)要素間的比例關(guān)系，建立以訂單數(shù)據(jù)要素為變量的作業(yè)時間推算公式；最后，將各公式組合成為不同揀貨方式作業(yè)時間的推算模型。

(二)各揀貨方式的作業(yè)工序

摘果式揀貨的作業(yè)工序如下：

①準(zhǔn)備(領(lǐng)取揀貨指示單、準(zhǔn)備中轉(zhuǎn)箱和推車等)；②向商品貨架移動；③尋找商品；④取出商品；⑤將商品放入中轉(zhuǎn)箱；⑥向結(jié)束位置移動。

反復(fù)進(jìn)行作業(yè)工序②—⑤，直至揀貨指示單上所寫的全部商品都被取出；再反復(fù)進(jìn)行所有工序直至全部客戶(揀貨指示單上)的商品都揀貨完成。

播種式揀貨分兩個階段進(jìn)行作業(yè)。首先，第一階段按被訂購的商品種類進(jìn)行揀貨，第二階段按客戶進(jìn)行分貨。

第一階段：①準(zhǔn)備(領(lǐng)取揀貨指示單、準(zhǔn)備中轉(zhuǎn)箱和推車等)；②向商品貨架移動；③尋找商品；④取出商品；⑤將商品放入中轉(zhuǎn)箱；⑥向結(jié)束位置移動。

按被訂購的商品種類進(jìn)行①—⑥的作業(yè)。待被訂購的商品全部揀貨完成后，進(jìn)入第二階段的分貨作業(yè)。

第二階段：①準(zhǔn)備(領(lǐng)取揀貨指示單、準(zhǔn)備中轉(zhuǎn)箱和推車等)；②向貨架移動；③尋找中轉(zhuǎn)箱；④取出商品；⑤將商品放入中轉(zhuǎn)箱；⑥向結(jié)束位置移動。

按客戶進(jìn)行分貨直至分完第一階段揀貨的全部商品。

參考先行研究[6]，分析以上作業(yè)工序中花費作業(yè)時間的有3種作業(yè)工序：(a)移動；(b)尋找；(c)取出(放入)?；谶@些作業(yè)工序?qū)Ω鲯浄绞降淖鳂I(yè)時間進(jìn)行建模。

(三)摘果式揀貨作業(yè)時間建模

第i次的摘果式揀貨作業(yè)時間如式(1)：

TSNi=GTi+STi+TTi

(1)

其中，TSNi表示第i次揀貨的作業(yè)時間(秒)；

GTi表示第i次揀貨的取出時間(秒)；

(說明：含放入中轉(zhuǎn)箱時間。)

STi表示第i次揀貨的尋找時間(秒)；

TTi表示第i次揀貨的移動時間(秒)。

在第i次的摘果式揀貨作業(yè)中，取出商品的次數(shù)為EQi，尋找商品的次數(shù)為ENi。因此，假定作業(yè)次數(shù)與作業(yè)時間存在比例關(guān)系，則第i次的摘果式揀貨中，各工序的作業(yè)時間為式(2)、式(3)。

GTi=C1×EQi

(2)

C1表示取出系統(tǒng)(秒/個)；

EQi表示第i次揀貨客戶的訂貨數(shù)量(個)。

STi=C2×ENi

(3)

C2表示尋找系統(tǒng)(秒/種或行)；

ENi表示第i次揀貨客戶訂購的商品種類數(shù)(種)。

而式(1)的第3項移動工序所花費的作業(yè)時間分為“往返移動”和“商品間移動”兩部分時間?！巴狄苿印敝笒涢_始位置到商品貨架以及商品貨架到結(jié)束位置的移動，每次作業(yè)這樣的移動只有1次?！吧唐烽g移動”指取完1種商品后，前往取下1種商品時的移動，第i次的摘果式揀貨中“商品間移動”的次數(shù)為ENi-1。因此，移動工序的作業(yè)時間為式(4)。

TTi=C3×(D1×1+D2×(ENi-1))

(4)

C3表示移動系數(shù)(移動速度的倒數(shù))(秒/m)；

D1表示全部揀貨作業(yè)往返的平均移動距離(m)；

D2表示全部揀貨作業(yè)商品間的平均移動距離(m)。

摘果式揀貨的總作業(yè)時間為E個式(1)合計，而全部EQ合計為Q，全部EN合計為L，因此摘果式揀貨的總作業(yè)時間為式(5)。

=C3×(D1-DA)×E+C1×Q

+(C2+C3×D2)×L

(5)

TS表示摘果式揀貨的總作業(yè)時間(秒)。

(四)播種式揀貨作業(yè)時間建模

首先，播種式揀貨第一階段的作業(yè)時間可以通過將摘果式揀貨作業(yè)時間模型中的客戶數(shù)替換為商品種類數(shù)算出，如式(6)所示。第1項為取出商品的時間，第2項為尋找商品的時間，第3項為移動時間。

=(C2+C3×D1)×I+C1×Q

(6)

TB1表示第一階段的總作業(yè)時間(秒)；

I表示商品種類數(shù)(種)；

IQi表示第i種商品的總訂貨數(shù)量(個)。

其次，播種式揀貨第二階段的作業(yè)時間如式(7)所示。第1項為將商品放入客戶中轉(zhuǎn)箱的時間，第2項為尋找中轉(zhuǎn)箱的時間，第3項為移動時間。

=c3'×d1'×I+c1'×Q+c2'×L

(7)

TB2表示第二階段的總作業(yè)時間(秒)；

c1'表示取出系數(shù)(秒/個)；

c2'表示尋找系數(shù)(秒/行)；

c3'表示移動系數(shù)(移動速度的倒數(shù))(秒/m)；

d1'表示每次分貨作業(yè)的平均移動距離(m)。

因此，播種式揀貨的總作業(yè)時間如式(8)所示。

TB=TB1+TB2

=(C2+C3×D1+c3'×d1')×I

+(C1+c1')×Q+c2'×L

(8)

TB表示播種式揀貨的總作業(yè)時間(秒)。

三、基于訂單數(shù)據(jù)探討理想的揀貨方式

(一)摘果式揀貨和播種式揀貨第一階段作業(yè)時間的比較

為比較摘果式揀貨和播種式揀貨，首先，將摘果式揀貨的總作業(yè)時間和播種式揀貨第一階段的總作業(yè)時間進(jìn)行比較。

用摘果式揀貨的總作業(yè)時間減去播種式揀貨第一階段的總作業(yè)時間，即式(5)減式(6)，整理后為式(9)，即：

TS-TB1=C3×D1×(E-I)+C3×D2

×(L-E)+C2×(L-I)

(9)

其次，按“E、I、L”3個要素的不同大小關(guān)系，分情況(訂購模式)探討理想的揀貨方式。當(dāng)L不變時，E和I的大小關(guān)系如表1所示，而E、I和L的關(guān)系為E≦L、I≦L。

表1 訂購模式的分類(1-3)

1.訂購模式1(E

式(9)第1項的值為負(fù)，第2項的值為正，第3項的值為非負(fù)，因而式(9)值的符號無法明確判斷。但是可以看出，當(dāng)I的值充分大于E，且I的值很接近L時，采用摘果式揀貨較好。

2.訂購模式2(E=I≦L)

式(9)第1項的值為0，第2項的值為非負(fù)，第3項的值為非負(fù)，因而式(9)的值為非負(fù)。由此可知，當(dāng)L不變，E=I時，一般采用播種式揀貨較好。

3.訂購模式3(I

式(9)第1項的值為正，第2項的值為非負(fù)，第3項的值為正，因而式(9)的值為正。由此可知當(dāng)L不變，且E比I大時，采用播種式揀貨較好。

進(jìn)而，如表2所示，將訂購模式進(jìn)一步細(xì)分，對理想的揀貨方式進(jìn)行探討。

表2 訂購模式的分類(4-7)

4.訂購模式4(E=I=L)

每個客戶都只訂購1種商品，并且，每種商品也只有1個客戶訂購。該情況下E、I、L的值相等，式(9)的值為0。并且，不需要進(jìn)行播種式揀貨第二階段的分貨作業(yè)。即摘果式揀貨和播種式揀貨的作業(yè)內(nèi)容相同。

5.訂購模式5(I

每個客戶都只訂購1種商品，多數(shù)商品有復(fù)數(shù)的客戶訂購。該情況下E、I、L值的關(guān)系為I

TS-TB1=(C3×D1+D2)

×(E-I)>0

(10)

6.訂購模式6(E

客戶會訂購復(fù)數(shù)的商品，每種商品只有1個客戶訂購。該情況下E、I、L值的關(guān)系為E

TS-TB1=C3×(D1-D2)×(E-I)

(11)

因為每種商品只有1個客戶訂購，不需要進(jìn)行播種式揀貨第二階段的分貨作業(yè)，所以可以分以下兩種情況探討理想的揀貨方式。

當(dāng)D1>D2時，TS-TB1<0，可知采用摘果式揀貨較好；相反，當(dāng)D10，可知采用播種式揀貨較好。而多數(shù)情況下D1>D2，因此可以說摘果式揀貨較為理想。

7.訂購模式7(E

E、I、L值的關(guān)系為E

當(dāng)E≧I時，第1項的值為非負(fù)，可知采用播種式揀貨方式較好；當(dāng)E

(二)摘果式揀貨和播種式揀貨總作業(yè)時間的比較

進(jìn)一步考慮播種式揀貨的第二階段作業(yè)，探討理想的揀貨方式。為進(jìn)行比較，用摘果式揀貨的總作業(yè)時間式(5)減去播種式揀貨的總作業(yè)時間式(8)，整理后為式(12)。

由式(12)可知I、Q的值越大，理想的揀貨方式越傾向于摘果式揀貨；若E、L的值越大，理想的揀貨方式則越傾向于播種式揀貨。

TS-TB=C3×(D1-D2)×E

-(C2+C3×D1+c3'×d1')×I

+c1'×Q+(C2+C3×D2-c2')×L

(12)

(三)小結(jié)

在本章中，基于訂單數(shù)據(jù)的4個要素(客戶數(shù)E、商品種類數(shù)I、訂貨數(shù)量Q、訂單列表行數(shù)L)推算了不同揀貨方式作業(yè)時間，并探討了其中作業(yè)時間較短的揀貨方式。探討結(jié)果表明，當(dāng)訂單數(shù)據(jù)4個要素間的關(guān)系不同時，理想的揀貨方式也不同。I、Q的值越大，理想的揀貨方式越傾向于摘果式揀貨；而E、L的值越大，理想的揀貨方式越傾向于播種式揀貨。

關(guān)于E、I、L值的大小關(guān)系，E、I二者間的關(guān)系有3種(EI)，E、I二者和L的關(guān)系各有兩種(E

①E

④E=I=L;⑤I

將上述6種組合所對應(yīng)的理想的揀貨方式整理后，如表3所示。表中理想的揀貨方式是根據(jù)式(9)的探討結(jié)果所得，因而在實際進(jìn)行揀貨方式的選擇時，若根據(jù)表3內(nèi)容判斷理想的揀貨方式可能為播種式揀貨，還需進(jìn)一步探討第二階段的作業(yè)時間和作業(yè)場地等因素。

表3 訂單數(shù)據(jù)和理想揀貨方式的關(guān)系

注：*這種關(guān)系現(xiàn)實中幾乎沒有

四、結(jié)束語

本研究旨在探討如何基于訂單數(shù)據(jù)選擇理想的揀貨方式。為此，基于訂單數(shù)據(jù)的4個要素(客戶數(shù)、商品種類數(shù)、訂貨數(shù)量、訂單列表行數(shù))建立了不同揀貨方式作業(yè)時間的推算模型，探討了作業(yè)時間較短的揀貨方式。

探討結(jié)果表明，當(dāng)訂單數(shù)據(jù)4個要素間的關(guān)系不同時，理想的揀貨方式也不同?？偨Y(jié)如表3所示。此外，I、Q的值越大，理想的揀貨方式越傾向于摘果式揀貨；而E、L的值越大，理想的揀貨方式則傾向于播種式揀貨。

但是，本研究未考慮播種式揀貨第一階段和第二階段之間的搬運時間。此外，物流中心在實際運營時，為提高效率，也存在將特殊客戶或商品同其它訂單分開，單獨確定揀貨方式的情況。將來需要基于本研究所得結(jié)果，進(jìn)行更加詳細(xì)的探討。

[1] 圓川隆夫,DUMRONGKIAT R-A,秋庭雅夫.參照IQ曲線訂單揀貨方式基于時間尺度的評價方法[J].日本經(jīng)營工學(xué)會志,1984,35(1):50-56.

[2] 鈴木震.配送中心訂購模式·揀貨方法的研究[J].日本物流學(xué)會志,1995,4(1):82-91.

[3] 鈴木震.配送中心系統(tǒng)[M].東京:成山堂書店,1997:8-14.

[4] 車小原.“匯總分播”是提高訂單揀選效率的基本方法[J].物流技術(shù)與應(yīng)用,2012(8):71-74.

[5] 巖尾詠一郎,小島崇弘,內(nèi)野明.模擬分析結(jié)果和數(shù)據(jù)公開相關(guān)研究——利用倉庫內(nèi)作業(yè)效率化模擬[J].專修大學(xué)情報科學(xué)研究所月報,2009,70(1):1-10.

[6] 中小企業(yè)廳.基于物流ABC(Activity-Based Costing)各物流設(shè)備模式基準(zhǔn)·手冊[M].東京:(日本)中小企業(yè)廳,2005:1-13.

Study of Order Picking Policy Selection Based on Order-data

KEShengjie

(Fuzhou University of International Studies and Trade,Fuzhou Fujian 350202)

In order to discuss how to select the ideal order picking policy ("single order picking" or "batch order picking") based on the order data in the logistics center,in this study we used the operation time as evaluation standard and built the operation time calculation models of different order picking policies based on 4 elements in order-data (quantity of customers,quantity of item varieties,quantity of items,quantity of order-list lines) after analyzing the operation processes of different order picking policies.Then we made comparisons of the models when the size relationship of 4 elements in order-data changed and discussed which of the operation time was shorter.We found that the larger the quantity of item varieties and quantity of items,the more likely the ideal picking would be single order picking,and the larger the quantity of customers and quantity of order-list lines,the more likely the ideal picking would be batch order picking.

logistics center;order-data;order picking policy;single order picking;batch order picking

2017-09-18

中國物流學(xué)會、中國物流與采購聯(lián)合會研究課題計劃面上課題“面向中美跨境電商貨物閩臺海空中轉(zhuǎn)運輸物流中心設(shè)計研究”，項目編號2017CSLKT3-067。

柯晟劼，講師，博士；研究方向：物流工程。

10.3969/j.ISSN.2095-4662.2017.06.007

F713.4

A

2095-4662(2017)06-0033-05

(責(zé)任編輯尹春霞)